JP2007256251A - Data collection processor - Google Patents

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Kenichi Shinpo
健一 新保
Fujio Onishi
富士夫 大西
Ritsuro Orihashi
律郎 折橋
Yasushi Terui
康 照井
Tsukasa Shishika
司 師子鹿
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a data collection processor capable of attaining measurement in a high dynamic range with out increasing the bit number of an A/D converter, capable of converting a nonlinear scale data into a linear scale data without using a complicated arithmetic processing circuit, and capable of integration-processing sampling data obtained in the nonlinear scale, in the data collection processor using the A/D converter. <P>SOLUTION: This data collection processor of ADC system includes a log amplifier 200 in a front stage of the A/D converter 210, a signal amplified by the log amplifier 200 having a nonlinear input/output characteristic is A/D-converted, and the data are integration-processed, while reconverting a voltage value data converted into the nonlinear characteristic, into a data of a linear scale, according to a table memory 20 for reverse log conversion. The known voltage value is input into the log amplifier 200 to conduct the measurement, and the voltage value and the voltage value after converted are stored to calibrate the table memory. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、A/D変換器(アナログ/デジタル変換器)を用いた計測装置用のデータ収集処理装置に関し、特に、飛行時間測定型の質量分析装置に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a data collection processing apparatus for a measuring apparatus using an A / D converter (analog / digital converter), and more particularly to a technique effective when applied to a time-of-flight measurement type mass spectrometer.

例えば、A/D変換器を用いた計測装置の一例としての、飛行時間測定型の質量分析装置(TOF−MS:Time Of Flight Mass Spectrometry)は、試料をイオン化して一定電圧で加速させ、その質量および電荷に応じた飛行時間と信号強度を測定することで試料に含まれる成分を分析する装置である。このTOF−MSでは、一度に検出されたイオンの個数に応じて検出信号の波形が異なるため、その検出信号を定量的に計測するためにADC(Analog to Digital Converter)方式のデータ収集処理装置が一般的に使用される。ADC方式のデータ収集処理装置は、A/D変換器を使用し、アナログ信号であるイオン検出信号を一定周期でサンプリングして、その時間データと電圧値を示すデジタルデータを収集する装置である。   For example, a time-of-flight mass spectrometer (TOF-MS: Time Of Flight Mass Spectrometry), which is an example of a measurement device using an A / D converter, ionizes a sample and accelerates it at a constant voltage. It is a device that analyzes the components contained in a sample by measuring the time of flight and signal intensity according to mass and charge. In this TOF-MS, the waveform of the detection signal differs depending on the number of ions detected at one time. Therefore, in order to quantitatively measure the detection signal, an ADC (Analog to Digital Converter) type data collection processing device is used. Generally used. An ADC data collection processing apparatus is an apparatus that uses an A / D converter to sample an ion detection signal, which is an analog signal, at a constant period, and collects digital data indicating time data and voltage values.

近年の質量分析装置では、イオン検出部の高感度化に伴い、測定すべきイオン信号の強度差が大きくなってきている。そのため、広い電圧範囲を高速・高精度でサンプリングできるA/D変換器が要求されている。しかし、現在市販されている高速(1〜2Gsps)なA/D変換器は有効ビット数が8〜10ビット程度しかないため、検出信号の強度が数十倍以上も変化するような測定においてはダイナミックレンジ(信号強度分解能)が不足し、測定感度(S/N比)が大きく劣化してしまうといった問題があった。   In recent mass spectrometers, the difference in the intensity of ion signals to be measured has increased with the increase in sensitivity of ion detectors. Therefore, an A / D converter that can sample a wide voltage range with high speed and high accuracy is required. However, since a high-speed (1 to 2 Gsps) A / D converter currently on the market has only about 8 to 10 effective bits, in the measurement where the intensity of the detection signal changes by several tens of times or more. There is a problem that the dynamic range (signal intensity resolution) is insufficient and the measurement sensitivity (S / N ratio) is greatly deteriorated.

一般的に、極めて高いダイナミックレンジを実現するためには、複数のA/D変換器を用いて、このような問題を解決することになるが、複数のA/D変換器を使用する場合は、高速ハードウエアの設計工数、部材費等が増大し、コスト高、開発期間の長期化が問題となる。   Generally, in order to realize an extremely high dynamic range, such a problem is solved by using a plurality of A / D converters. However, when a plurality of A / D converters are used, However, the design man-hours and material costs of high-speed hardware increase, resulting in problems of high cost and long development period.

TOF−MSのように測定毎に検出信号波形が必ずしも一定にならない装置では、検出信号の測定感度(S/N比)を向上させるために統計的なデータ処理が必要となり、具体的には複数回の測定を実施し、測定データの積算処理を行う必要がある。   In a device such as TOF-MS where the detection signal waveform is not always constant for each measurement, statistical data processing is required to improve the measurement signal detection sensitivity (S / N ratio). It is necessary to perform measurement and integrate measurement data.

1台のA/D変換器でビット数を増やすことなく解決する方法としては、A/D変換器の前段に非線形なゲイン特性を持ったアンプを設けることでダイナミックレンジを大きくすることが考えられる。   One possible solution without increasing the number of bits with one A / D converter is to increase the dynamic range by providing an amplifier with a non-linear gain characteristic in the previous stage of the A / D converter. .

しかし、非線形アンプによって広いダイナミックレンジでの測定は実現できるものの、得られた測定データはリニア(線形)なスケールのデータでは無いため、単純に取得したデータの積算処理ができず、TOF−MS等の積算処理が必要なデータ収集処理装置には適用することができない。   However, although measurement with a wide dynamic range can be realized by using a non-linear amplifier, the obtained measurement data is not linear (linear) scale data, and therefore cannot simply integrate the acquired data, such as TOF-MS. It cannot be applied to a data collection processing device that requires the above integration processing.

そこで、本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するものであり、その目的は、A/D変換器を用いたデータ収集処理装置において、A/D変換器の前段に非線形アンプを使用することで、A/D変換器のビット数を増やすことなく高ダイナミックレンジでの測定を実現すると共に、逆ログ変換用のテーブルメモリを用いることで、複雑な演算処理回路を使用せずに、非線形スケールデータをリニアスケールへ変換し、非線形スケールで得られたサンプリングデータの積算処理を可能としたADC方式のデータ収集処理装置を提供することにある。   Therefore, the present invention solves the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a non-linear amplifier before the A / D converter in a data collection processing apparatus using the A / D converter. By using it, measurement with a high dynamic range is achieved without increasing the number of bits of the A / D converter, and by using a table memory for reverse log conversion, a complicated arithmetic processing circuit is not used. Another object of the present invention is to provide an ADC type data collection processing device that converts nonlinear scale data into a linear scale and enables integration processing of sampling data obtained by the nonlinear scale.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

前記目的を達成するために、本発明の1つ目の実現手段は、ADC方式のデータ収集処理装置において、A/D変換器の前段にログアンプを設け、この非線形な入出力特性を持つログアンプで増幅された信号をA/D変換し、非線形な特性に変換された電圧値データを逆ログ変換用のテーブルメモリに従ってリニアなスケールのデータに再変換しながらデータの積算処理を行うものである。   In order to achieve the above object, according to a first realization means of the present invention, in an ADC data collection processing apparatus, a log amplifier is provided in front of the A / D converter, and the log having this non-linear input / output characteristic is provided. A / D conversion is performed on the signal amplified by the amplifier, and data integration processing is performed while re-converting the voltage value data converted into nonlinear characteristics into linear scale data according to the table memory for reverse log conversion. is there.

さらに、ログアンプと並列にリニアなゲイン特性を持ったゲイン調整回路を設け、測定対象によって、使用するアンプを切り替えてデータの積算処理を行うものである。   Further, a gain adjustment circuit having a linear gain characteristic is provided in parallel with the log amplifier, and the data integration process is performed by switching the amplifier to be used depending on the measurement target.

次に、2つ目の実現手段は、ログアンプに既知の電圧値を入力して測定を行い、その設定電圧値とA/D変換後の電圧値データをテーブルメモリに格納することで逆ログ変換に使用するテーブルメモリのキャリブレーションを行うものである。   Next, the second realization means performs measurement by inputting a known voltage value to the log amplifier, and stores the set voltage value and the voltage value data after A / D conversion in the table memory to perform reverse logging. The table memory used for conversion is calibrated.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

本発明によれば、TOF−MS等の分析装置に使用されるADC方式のデータ収集処理装置において、A/D変換器の前段にログアンプを使用することで、A/D変換器のビット数を増やすことなく高ダイナミックレンジでの測定を実現すると共に、逆ログ変換用のテーブルメモリを用いることで、複雑な演算処理回路を使用せずに、非線形スケールデータをリニアスケールへ変換し、非線形スケールで得られたサンプリングデータの積算処理を可能としたADC方式のデータ収集処理装置を提供することができる。   According to the present invention, in an ADC data collection processing apparatus used in an analyzer such as TOF-MS, the log amplifier is used in the front stage of the A / D converter, so that the number of bits of the A / D converter is increased. By using a table memory for reverse log conversion, the nonlinear scale data can be converted to a linear scale without using a complicated arithmetic processing circuit. It is possible to provide an ADC-type data collection processing device that can integrate the sampling data obtained in (1).

さらに、ログアンプと並列にリニアなゲイン特性を持ったゲイン調整回路を設けており、測定対象によって切り替えて使用できるため、高ダイナミックレンジの測定または高精度の測定が可能なADC方式のデータ収集処理装置を提供することができる。   In addition, a gain adjustment circuit with linear gain characteristics is provided in parallel with the log amp and can be used by switching depending on the measurement target. Therefore, it is possible to perform high dynamic range measurement or ADC measurement data collection processing. An apparatus can be provided.

さらに、ログアンプと並列にリニアなゲイン特性を持ったゲイン調整回路を設けており、簡易な構成で切り替えて使用できるため、単一の装置で高ダイナミックレンジの測定または高精度の測定が可能である。   In addition, a gain adjustment circuit with linear gain characteristics is provided in parallel with the log amp, and can be switched and used with a simple configuration, enabling high dynamic range measurement or high accuracy measurement with a single device. is there.

さらに、ログアンプと並列にリニアなゲイン特性を持ったゲイン調整回路を設けており、測定対象によって切り替えて使用できるため、単一の装置で高ダイナミックレンジの測定または高精度の測定が可能であり、1台2役のため装置の低価格および小型化を実現できる。   In addition, a gain adjustment circuit with linear gain characteristics is provided in parallel with the log amp, and can be switched according to the measurement target, enabling high dynamic range measurement or high accuracy measurement with a single device. Since one unit has two roles, it is possible to reduce the cost and size of the apparatus.

さらに、線形ゲイン特性のアンプを備えており、入力信号の絶対電圧値を測定することができるため、外部信号発生器が持つゲイン特性のキャリブレーションに使用することもできる。   Further, since an amplifier having a linear gain characteristic is provided and the absolute voltage value of the input signal can be measured, it can be used for calibration of the gain characteristic of the external signal generator.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
まず、図1により、本発明のデータ収集処理装置が適用される質量分析装置(TOF−MS)について、その構成および動作の概要を説明する。図1は、質量分析装置の構成および動作の概要を示す。
(Embodiment 1)
First, an outline of the configuration and operation of a mass spectrometer (TOF-MS) to which the data collection processing apparatus of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an outline of the configuration and operation of a mass spectrometer.

質量分析装置1は、分析される試料をイオン化する導入部101と、イオン化された試料に電圧を印加して加速させ、検出器に向けてイオンを飛行させるTOF部102と、飛行してきたイオンを検出する検出器103と、イオンを加速させるタイミングを決定するイオン打出し信号104aを発生するイオン打出し信号発生器104などから構成される。   The mass spectrometer 1 includes an introduction unit 101 that ionizes a sample to be analyzed, a voltage applied to the ionized sample to accelerate the ionization sample, a TOF unit 102 that flies ions toward the detector, and the ions that have flown. It comprises a detector 103 for detection, an ion ejection signal generator 104 for generating an ion ejection signal 104a for determining the timing for accelerating ions, and the like.

この質量分析装置1には、検出器103から発生されるイオン検出信号1aの電圧値および飛行時間を測定・収集するためのデータ収集処理装置2と、このデータ収集処理装置2を制御し、取得したデータ2aを解析処理するためのCPU3と、その測定結果および解析結果4aを表示し、ユーザが装置制御を行うための入出力装置4などが接続されている。   The mass spectrometer 1 controls and acquires the data collection processing device 2 for measuring and collecting the voltage value and time of flight of the ion detection signal 1a generated from the detector 103, and the data collection processing device 2. The CPU 3 for analyzing the processed data 2a, the measurement result and the analysis result 4a are displayed, and the input / output device 4 for the user to control the device is connected.

この質量分析装置1では、分析される試料が、導入部101にてイオン化され、測定開始信号2bと同時にTOF部102に送り込まれる。TOF部102に入ったイオンは、イオン打出し信号104aのタイミングで電圧を印加されて、真空状態のTOF部102の内部を図中の矢印のような軌道で飛行する。イオンが検出器103に到達(衝突)すると、検出器103からは図中に示すような片側の極性に大きく強度を持ったイオン検出信号1aが出力される。   In the mass spectrometer 1, the sample to be analyzed is ionized by the introduction unit 101 and sent to the TOF unit 102 simultaneously with the measurement start signal 2b. The ions that have entered the TOF section 102 are applied with a voltage at the timing of the ion launch signal 104a, and fly inside the TOF section 102 in a vacuum state in a trajectory as indicated by an arrow in the drawing. When ions reach (collision) the detector 103, the detector 103 outputs an ion detection signal 1a having a large intensity in the polarity on one side as shown in the figure.

イオン検出信号1aはデータ収集処理装置2に入力されてそのデータが収集される。また、質量分析装置1では毎回の測定で検出される信号波形が必ずしも一定にならないため、統計的なデータ処理が必要となり、具体的には複数回の測定を実施し、全てのデータを積算処理することによってイオン検出信号の測定感度(S/N比)を向上させる。ここでは、1回の打ち出し動作によって飛行したイオンについての測定をTOFスキャンと呼び、そのTOFスキャンを複数回繰り返して行う測定をTOF測定と呼ぶことにする。   The ion detection signal 1a is input to the data collection processing device 2 and the data is collected. In addition, since the signal waveform detected in each measurement is not always constant in the mass spectrometer 1, statistical data processing is required. Specifically, a plurality of measurements are performed and all data are integrated. This improves the measurement sensitivity (S / N ratio) of the ion detection signal. Here, the measurement of ions flying by one launch operation is called a TOF scan, and the measurement in which the TOF scan is repeated a plurality of times is called a TOF measurement.

TOF測定が終了し、データ収集処理装置2で収集された積算データ2aはCPU3を介して入出力装置4に出力される。測定結果は図中に示したようなマススペクトル4aとして表示され、ユーザは個々のスペクトルの強度(電圧値)およびその時間(質量)から試料に含まれる成分解析を行うことができる。   The TOF measurement is completed, and the integrated data 2a collected by the data collection processing device 2 is output to the input / output device 4 via the CPU 3. The measurement result is displayed as a mass spectrum 4a as shown in the figure, and the user can analyze the component contained in the sample from the intensity (voltage value) and the time (mass) of each spectrum.

次に、図2により、本実施の形態1におけるデータ収集処理装置の構成の一例を説明する。図2は、データ収集処理装置の構成を示す。   Next, an example of the configuration of the data collection processing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the configuration of the data collection processing apparatus.

本実施の形態1であるデータ収集処理装置2は、質量分析装置1からのイオン検出信号1aを増幅するためのログアンプ200と、ログアンプ200からの出力波形200aをデジタルデータに変換するA/D変換器201と、A/D変換器201の出力値201aに従ってデータ変換を行うテーブルメモリ202と、測定データ202aの積算処理を行い、その結果をメモリに格納する積算メモリ回路203とで構成される。   The data collection processing device 2 according to the first embodiment includes a log amplifier 200 for amplifying the ion detection signal 1a from the mass spectrometer 1, and an A / A for converting the output waveform 200a from the log amplifier 200 into digital data. A D converter 201, a table memory 202 that performs data conversion in accordance with an output value 201a of the A / D converter 201, and an integration memory circuit 203 that performs integration processing of the measurement data 202a and stores the result in the memory. The

また、図2では省略しているが、A/D変換器201は差動信号入力タイプが一般的であり、シングル入力にすることも可能である。またシングル入力時は、反転入力側の端子にDC電圧を与えることで、入力信号の基準電圧をオフセットさせることもできるものとする。また、データ収集処理装置2の内部にはクロック発生器を搭載しており、A/D変換器201およびテーブルメモリ202、積算メモリ回路203はクロック発生器からのマスタクロックに同期して動作しているものとする。   Although not shown in FIG. 2, the A / D converter 201 is generally a differential signal input type, and can be a single input. Further, at the time of single input, the reference voltage of the input signal can be offset by applying a DC voltage to the terminal on the inverting input side. Further, a clock generator is mounted inside the data collection processing device 2, and the A / D converter 201, the table memory 202, and the integrating memory circuit 203 operate in synchronization with the master clock from the clock generator. It shall be.

次に、図3により、本実施の形態1におけるデータ収集処理装置の動作の概要を説明する。図3は、ログアンプの入力電圧と出力電圧の関係の一例を示す。   Next, an outline of the operation of the data collection processing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows an example of the relationship between the input voltage and the output voltage of the log amplifier.

測定が開始されると、質量分析装置1からのイオン検出信号1aはログアンプ200に入力され、信号はログアンプ200の持つ非線形の入出力特性(図3)に従って増幅される。ログアンプ200の入力電圧Vinと出力電圧Voutの関係は、
Vout=k・Log(Vin)・・・・(式1)
(式1)で表される。
When the measurement is started, the ion detection signal 1a from the mass spectrometer 1 is input to the log amplifier 200, and the signal is amplified according to the nonlinear input / output characteristics (FIG. 3) of the log amplifier 200. The relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout of the log amplifier 200 is
Vout = k · Log (Vin) (1)
It is represented by (Formula 1).

図3に示す入出力特性で増幅されたイオン検出信号1aはA/D変換器201にて、ある一定の時間周期でサンプリングされ、各時間での電圧値データ201aに変換される。この電圧値データはA/D変換器201が持つ階調値で表され、例えば8ビットのA/D変換器を使用した場合、各サンプリング時間毎に0〜255(10進数)の値が出力される。従来のデータ収集処理装置では、このA/D変換後のデータをそのまま積算処理するが、本実施の形態1におけるA/D変換後のデータ201aはログアンプ200で増幅された非線形な値のため、そのまま積算処理することはできない。   The ion detection signal 1a amplified with the input / output characteristics shown in FIG. 3 is sampled at a certain time period by the A / D converter 201 and converted into voltage value data 201a at each time. This voltage value data is represented by the gradation value of the A / D converter 201. For example, when an 8-bit A / D converter is used, a value of 0 to 255 (decimal number) is output at each sampling time. Is done. In the conventional data collection processing device, the data after A / D conversion is integrated as it is, but the data 201a after A / D conversion in the first embodiment is a non-linear value amplified by the log amplifier 200. The integration process cannot be performed as it is.

そこで、本実施の形態1では、A/D変換器201からの電圧値データ201aをテーブルメモリ202によって逆ログ(リニア)変換する。テーブルメモリ202にはあらかじめ測定前にログアンプ200の特性から逆算した逆ログ変換用の電圧値データを格納しておき、A/D変換器201からの電圧値データ201aをアドレスとしてメモリの内容を読み出すだけで、ログアンプ200で増幅する前のリニアな特性を持った電圧値データを出力することができる。   Therefore, in the first embodiment, the voltage value data 201a from the A / D converter 201 is subjected to reverse log (linear) conversion by the table memory 202. In the table memory 202, voltage value data for inverse log conversion calculated backward from the characteristics of the log amplifier 200 before measurement is stored, and the contents of the memory are stored with the voltage value data 201a from the A / D converter 201 as an address. By simply reading, voltage value data having linear characteristics before being amplified by the log amplifier 200 can be output.

次に、図4により、本実施の形態1で使用するテーブルメモリの内容の一例を説明する。図4は、テーブルメモリの内容(入力電圧と出力電圧の関係)の一例を示す。   Next, an example of the contents of the table memory used in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an example of the contents of the table memory (relationship between input voltage and output voltage).

テーブルメモリ202では、メモリのアドレス範囲は使用するA/D変換器201の階調数(ビット数)と同じ数とし、図4では8ビットのA/D変換器を想定し、0〜255までのアドレスが用意されている。テーブルメモリ202は、CPU3によって書き換えが可能であり、各アドレスには図3と逆の特性を示す電圧値データがあらかじめ格納されており、入力されるA/D変換器201の出力階調によって出力電圧値が決まる。   In the table memory 202, the address range of the memory is the same as the number of gradations (number of bits) of the A / D converter 201 to be used. In FIG. 4, an 8-bit A / D converter is assumed, and 0 to 255 are assumed. Address is prepared. The table memory 202 can be rewritten by the CPU 3, and voltage value data showing characteristics opposite to those in FIG. 3 is stored in advance at each address, and is output according to the output gradation of the input A / D converter 201. The voltage value is determined.

つまり、測定時にはA/D変換器201からの入力データを、アドレスADR(0〜255番地)としてメモリデータを読み出すことで、計算処理を必要とせずにログアンプ200で増幅する前の入力電圧値が得られる。例えば、図4に示すテーブルメモリでは、電圧値データ201aとして“255(10進数)”を受信した場合、そのアドレスに格納されている“2000”[mV]が出力される。このように逆ログ変換されて読み出された電圧値は、ログアンプ200で増幅される前のリニアなスケールの電圧値であるため積算処理が可能となる。   That is, at the time of measurement, input data from the A / D converter 201 is read out as memory data with the address ADR (addresses 0 to 255), so that the input voltage value before being amplified by the log amplifier 200 without requiring calculation processing. Is obtained. For example, in the table memory shown in FIG. 4, when “255 (decimal number)” is received as the voltage value data 201a, “2000” [mV] stored in the address is output. Since the voltage value read by inverse log conversion in this way is a voltage value of a linear scale before being amplified by the log amplifier 200, integration processing can be performed.

次に、テーブルメモリ202でリニア変換された電圧値データは積算メモリ回路203に入力され、積算メモリに格納される。すでに積算メモリにデータが格納されている場合は、一旦積算メモリの内容を読み出し、現在の電圧値データを加算してから再度積算メモリに格納していく。ここで、1回分のイオン信号のサンプリングデータを全て収集するとTOFスキャンは終了となる。さらに、TOFスキャンはユーザによって決められた回数だけ繰り返すことができ、全てのTOFスキャン回数を実施した場合にTOF測定が終了となる。   Next, the voltage value data linearly converted by the table memory 202 is input to the integration memory circuit 203 and stored in the integration memory. If data is already stored in the integration memory, the contents of the integration memory are read once, the current voltage value data is added, and then stored in the integration memory again. Here, when all sampling data of the ion signal for one time is collected, the TOF scan ends. Furthermore, the TOF scan can be repeated as many times as determined by the user, and the TOF measurement is completed when all the TOF scan times are performed.

以上のように、本実施の形態1のデータ収集処理装置2によれば、A/D変換器201の前段に非線形の入出力特性を持つログアンプ200を用いることで、A/D変換器201のビット数を増やすことなく高ダイナミックレンジでの測定を実現し、また、ログアンプ200で増幅された信号200aをあらかじめ生成しておいたテーブルメモリ202を用いた逆ログ変換処理によって、リニアなスケールの値に変換することでデータの積算処理が可能となるため、高ダイナミックレンジでの測定と同時にデータ積算処理による測定の高感度化を実現したADC方式のデータ収集処理装置を提供できる。   As described above, according to the data collection processing device 2 of the first embodiment, the log amplifier 200 having nonlinear input / output characteristics is used in the previous stage of the A / D converter 201, so that the A / D converter 201 is used. Measurement with a high dynamic range without increasing the number of bits, and a linear scale by reverse log conversion processing using the table memory 202 in which the signal 200a amplified by the log amplifier 200 is generated in advance. Since the data can be integrated by converting to the above value, it is possible to provide an ADC-type data collection processing device that realizes high measurement sensitivity by data integration processing simultaneously with measurement in a high dynamic range.

なお、本実施の形態1のデータ収集処理装置が用いる上記データ処理方法は、TOF−MS以外の計測装置のデータ処理方法としても適用可能である。   Note that the data processing method used by the data collection processing device of the first embodiment can also be applied as a data processing method for a measuring device other than TOF-MS.

(実施の形態2)
次に、図5を参照しながら、本発明の実施の形態2におけるデータ収集処理装置の構成およびデータ処理方法について説明する。図5は、データ収集処理装置の構成を示す。
(Embodiment 2)
Next, the configuration of the data collection processing device and the data processing method according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the configuration of the data collection processing apparatus.

本実施の形態2のデータ収集処理装置12では、前記実施の形態1の構成に加え、ログアンプ200の前段にゲイン調整回路204を備えることを特徴としており、その他の部分については前記実施の形態1の構成と同様である。   In addition to the configuration of the first embodiment, the data collection processing device 12 of the second embodiment is characterized by including a gain adjustment circuit 204 in the previous stage of the log amplifier 200, and other parts are described in the first embodiment. The configuration is the same as that of FIG.

前記実施の形態1において、ログアンプ200の入出力特性(図3)について説明したが、ログアンプの入力電圧範囲の下限に近い部分では、入力電圧に対してゲインが急激に変化するため、入力電圧のわずかな変化でゲインが大きく変化し、出力電圧のばらつきが大きくなる。逆に入力電圧範囲の上限に近い部分では、入力電圧に対するゲインの変化が小さいため、出力電圧は安定するが、逆ログ変換時に入力電圧のわずかな変化で出力電圧が大きく変化してしまう。   In the first embodiment, the input / output characteristics (FIG. 3) of the log amplifier 200 have been described. However, in the portion close to the lower limit of the input voltage range of the log amplifier, the gain changes rapidly with respect to the input voltage. A slight change in voltage causes a large change in gain, resulting in large variations in output voltage. On the contrary, in the portion close to the upper limit of the input voltage range, the change in the gain with respect to the input voltage is small and the output voltage is stabilized, but the output voltage changes greatly with a slight change in the input voltage during reverse log conversion.

そこで、本実施の形態2では、図5に示すようにログアンプ200の前段にゲイン調整回路204を設け、ログアンプ200の入力電圧を調整可能にすることで、ログアンプ200の持つ入出力特性の任意の範囲を使うことができるため、例えば、ログアンプ200のゲインばらつきの小さい範囲を選択することができる。   Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 5, a gain adjustment circuit 204 is provided in the previous stage of the log amplifier 200 so that the input voltage of the log amplifier 200 can be adjusted. Therefore, for example, a range in which the gain variation of the log amplifier 200 is small can be selected.

本実施の形態2において、TOF測定が開始されると質量分析装置1からのイオン検出信号1aはゲイン調整回路204に入力される。ゲイン調整回路204はCPU3で制御されており、ユーザが設定する任意のゲイン量で入力信号を増幅することができる。この時CPU3は、ゲイン調整回路204からの出力信号204aが、ログアンプ200の持つ入力電圧の範囲内で調整を行い、また、ログアンプ200の出力がA/D変換器201の入力電圧範囲を超えないようにゲイン調整を行う。   In the second embodiment, when the TOF measurement is started, the ion detection signal 1a from the mass spectrometer 1 is input to the gain adjustment circuit 204. The gain adjustment circuit 204 is controlled by the CPU 3 and can amplify the input signal with an arbitrary gain amount set by the user. At this time, the CPU 3 adjusts the output signal 204 a from the gain adjustment circuit 204 within the input voltage range of the log amplifier 200, and the output of the log amplifier 200 is within the input voltage range of the A / D converter 201. Adjust the gain so that it does not exceed.

ゲイン調整回路204で振幅調整された信号204aはログアンプ200に入力され、ログアンプ200の持つ非線形の入出力特性に従って増幅される。増幅されたイオン検出信号200aは、前記実施の形態1と同様にA/D変換器201でサンプリングされ、テーブルメモリ202で逆ログ(リニア)変換されてから積算メモリ回路203で積算処理される。   The signal 204 a whose amplitude is adjusted by the gain adjustment circuit 204 is input to the log amplifier 200 and amplified according to the nonlinear input / output characteristics of the log amplifier 200. The amplified ion detection signal 200 a is sampled by the A / D converter 201 as in the first embodiment, subjected to inverse log (linear) conversion by the table memory 202, and then integrated by the integration memory circuit 203.

以上のように、本実施の形態2のデータ収集処理装置12によれば、ログアンプ200の前段に設けたゲイン調整回路204によって、ログアンプ200の入力電圧を調整することによって、ログアンプ200が持つ入出力特性の使用範囲を、任意の範囲に調整することができるため、前記実施の形態1で説明した効果に加え、さらに測定の高精度化を実現したADC方式のデータ収集処理装置を提供できる。   As described above, according to the data collection processing device 12 of the second embodiment, the log amplifier 200 is adjusted by adjusting the input voltage of the log amplifier 200 by the gain adjustment circuit 204 provided in the previous stage of the log amplifier 200. Since the use range of the input / output characteristics can be adjusted to an arbitrary range, in addition to the effects described in the first embodiment, an ADC type data collection processing device that realizes higher measurement accuracy is provided. it can.

(実施の形態3)
次に、図6を参照しながら、本発明の実施の形態3におけるデータ収集処理装置の構成およびデータ処理方法について説明する。図6は、データ収集処理装置の構成を示す。
(Embodiment 3)
Next, the configuration of the data collection processing device and the data processing method according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the configuration of the data collection processing apparatus.

本実施の形態3のデータ収集処理装置22は、前記実施の形態1および2の構成に加え、キャリブレーション時にA/D変換器201から送られてきたデジタルデータ201aの中から最大値を検出できるピーク値検出回路205と、キャリブレーション時にCPU3からデータ3cを書き込み可能なテーブルメモリ207と、テーブルメモリ207の入力データ経路を選択する内部信号選択器206と、データ収集処理装置22とは別の信号入力装置として任意波形発生器5と、データ収集処理装置22の入力信号を切り替える外部信号選択器6とを備えることを特徴としている。   In addition to the configurations of the first and second embodiments, the data collection processing device 22 of the third embodiment can detect the maximum value from the digital data 201a sent from the A / D converter 201 during calibration. Signals different from the peak value detection circuit 205, the table memory 207 that can write the data 3c from the CPU 3 during calibration, the internal signal selector 206 that selects the input data path of the table memory 207, and the data collection processing device 22 As an input device, an arbitrary waveform generator 5 and an external signal selector 6 for switching an input signal of the data collection processing device 22 are provided.

その他の部分の構成については前記実施の形態1および2と同様である。なお、図6に示した任意波形発生器5は、出力信号の周期、波形の種類(正弦波、矩形波など)、電圧値(実効値または最大値)を設定できる波形発生器であり、ひとつの装置を限定したものではない。   Other configurations are the same as those in the first and second embodiments. The arbitrary waveform generator 5 shown in FIG. 6 is a waveform generator that can set the period of the output signal, the type of waveform (sine wave, rectangular wave, etc.), and the voltage value (effective value or maximum value). The apparatus is not limited.

また、本実施の形態3におけるテーブルメモリ207は、キャリブレーションによって書き換えが行われるが、前記実施の形態1および2と同様にCPU3から直接データを書き込むことも可能なメモリとする。   The table memory 207 in the third embodiment is a memory that can be rewritten by calibration, but in which data can be directly written from the CPU 3 as in the first and second embodiments.

前記実施の形態1および2で使用するテーブルメモリ202にはあらかじめログアンプ200の特性から求めた逆ログ変換用の電圧値データを格納していたが、実施の形態3では実際の測定の前に、ログアンプ200を通して既知の波形の測定を行うことで逆ログ変換用のテーブルメモリ207を生成するためのキャリブレーションを行う。   In the table memory 202 used in the first and second embodiments, the voltage value data for reverse log conversion obtained from the characteristics of the log amplifier 200 is stored in advance, but in the third embodiment, before the actual measurement. Then, by performing measurement of a known waveform through the log amplifier 200, calibration for generating the table memory 207 for reverse log conversion is performed.

本キャリブレーションはTOF測定の前に実施され、外部装置から発生される既知の電圧値を持った信号を使用して、ログアンプ200の入出力特性を測定し、ログアンプ200で増幅される前後の電圧値データから逆ログ変換用の変換テーブルを生成することができる。   This calibration is performed before the TOF measurement, and before and after being amplified by the log amplifier 200 by measuring the input / output characteristics of the log amplifier 200 using a signal having a known voltage value generated from an external device. A conversion table for reverse log conversion can be generated from the voltage value data.

本実施の形態3におけるキャリブレーション時のデータ処理の流れを、図7のフローチャートを用いて説明する。図7は、テーブルメモリのキャリブレーションの処理フローを示す。   The flow of data processing during calibration according to the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 7 shows a processing flow of table memory calibration.

キャリブレーションを開始すると、まず、CPU3は装置の外部にある外部信号選択器6を制御し、データ収集処理装置22の入力を外部の任意波形発生器5からの信号経路bに切り替える。同時に、データ収集処理装置22の内部信号選択器206をピーク値検出回路205からの信号が入力されるようにb側に切り替える(処理700)。次に、本キャリブレーションでは、A/D変換器201はシングル入力とし、反転入力側の端子にオフセット電圧(DC電圧)を与えて、TOFスキャンを1回行い、信号未入力時のA/D変換器201の出力電圧値(階調値)が0〔V〕になるまでオフセット電圧の調整を繰り返す(処理701)。   When calibration is started, first, the CPU 3 controls the external signal selector 6 outside the apparatus, and switches the input of the data collection processing apparatus 22 to the signal path b from the external arbitrary waveform generator 5. At the same time, the internal signal selector 206 of the data collection processing device 22 is switched to the b side so that the signal from the peak value detection circuit 205 is input (processing 700). Next, in this calibration, the A / D converter 201 is a single input, an offset voltage (DC voltage) is applied to the terminal on the inverting input side, a TOF scan is performed once, and the A / D when no signal is input. The offset voltage adjustment is repeated until the output voltage value (gradation value) of the converter 201 becomes 0 [V] (processing 701).

次に、CPU3は、任意波形発生器5を制御し、既知の電圧値を持った信号5a(本実施の形態では単一周波数の正弦波とする)を発生させ、データ収集処理装置22に入力する(処理702)。また、CPU3は任意波形発生器5に設定した正弦波5aの最大電圧値データ3cをデータ収集処理装置22内のテーブルメモリ207に送信する(処理703)。   Next, the CPU 3 controls the arbitrary waveform generator 5 to generate a signal 5 a having a known voltage value (in the present embodiment, a single frequency sine wave) and inputs it to the data collection processing device 22. (Process 702). Further, the CPU 3 transmits the maximum voltage value data 3c of the sine wave 5a set in the arbitrary waveform generator 5 to the table memory 207 in the data collection processing device 22 (processing 703).

次に、CPU3はキャリブレーション用のTOFスキャンを開始する(処理704)。データ収集処理装置22に入力された正弦波6aはログアンプ200で増幅され、A/D変換器201でサンプリングされる(処理705)。A/D変換器201からのデジタルデータ(階調値)201aを受信したピーク値検出回路205は、TOFスキャンが終了するまでに受信した全てのデータの中から最大電圧値を示すデジタルデータを検出する(処理706)。   Next, the CPU 3 starts a TOF scan for calibration (process 704). The sine wave 6a input to the data collection processing device 22 is amplified by the log amplifier 200 and sampled by the A / D converter 201 (processing 705). The peak value detection circuit 205 that has received the digital data (gradation value) 201a from the A / D converter 201 detects digital data indicating the maximum voltage value from all the data received until the TOF scan is completed. (Process 706).

TOFスキャン終了後(処理707)、テーブルメモリ207は、ピーク値検出回路205からの最大電圧値データ205aをアドレスとし、そのアドレスにはCPU3から送られてきた電圧値データ3cを格納する(処理708)。   After the TOF scan ends (process 707), the table memory 207 uses the maximum voltage value data 205a from the peak value detection circuit 205 as an address, and stores the voltage value data 3c sent from the CPU 3 at the address (process 708). ).

本キャリブレーションでは、テーブルメモリ207の全アドレスのデータが取得できるまで、任意波形発生器5から発生させる正弦波5aの電圧値を変更しながら(処理711)、処理702〜708を繰り返す。   In this calibration, steps 702 to 708 are repeated while changing the voltage value of the sine wave 5a generated from the arbitrary waveform generator 5 (step 711) until data of all addresses in the table memory 207 can be acquired.

但し、通常測定時に測定する波形の電圧値の範囲が分かっており、テーブルメモリ207の全アドレスにデータが入っている必要が無いことが分かっている場合は、CPU3がメモリの内容を確認しながらキャリブレーション終了判定を行っても良い。   However, if the range of the voltage value of the waveform to be measured during normal measurement is known and it is known that it is not necessary for all addresses in the table memory 207 to contain data, the CPU 3 checks the contents of the memory. Calibration end determination may be performed.

また、上記フローでは、キャリブレーション時のTOFスキャン回数を1回としたが、N回測定として積算メモリに格納された積算最大電圧値データから平均値を求めることで、最大電圧値測定の精度を高めることができる。   In the above flow, the number of TOF scans at the time of calibration is one, but the accuracy of the maximum voltage value measurement can be improved by obtaining the average value from the integrated maximum voltage value data stored in the integration memory as N measurements. Can be increased.

テーブルメモリ207の全アドレスにデータが書き込まれ、キャリブレーションが終了すると(処理709)、CPU3は外部信号選択器6および内部信号選択器206をa側に切り替え、データ収集処理装置22の入力信号は質量分析装置1からの信号とし、また、テーブルメモリ207の入力データ経路はA/D変換器201からの信号として(処理710)、続けて、前記実施の形態1および2と同様のTOF測定を実施することができる。   When data is written to all addresses in the table memory 207 and calibration is completed (process 709), the CPU 3 switches the external signal selector 6 and the internal signal selector 206 to the a side, and the input signal of the data collection processor 22 is The signal from the mass spectrometer 1 is used, and the input data path of the table memory 207 is the signal from the A / D converter 201 (process 710). Subsequently, the same TOF measurement as in the first and second embodiments is performed. Can be implemented.

以上のように、本実施の形態3におけるデータ収集処理装置22によれば、外部装置から発生される既知の電圧値を持った信号を使用して、ログアンプ200の入出力特性を測定し、ログアンプ200で増幅される前後の電圧値データを取得することによって、本データ収集処理装置22内で使用しているログアンプ200の実特性を基にした逆ログ変換用の変換テーブルを生成することが可能となり、さらに高精度の測定が可能となる。   As described above, according to the data collection processing device 22 in the third embodiment, the input / output characteristics of the log amplifier 200 are measured using a signal having a known voltage value generated from an external device, By acquiring voltage value data before and after being amplified by the log amplifier 200, a conversion table for reverse log conversion based on the actual characteristics of the log amplifier 200 used in the data collection processing device 22 is generated. It becomes possible to measure with higher accuracy.

なお、本実施の形態3におけるキャリブレーションでは、テーブルメモリ207の全アドレスのデータを取得する手法を説明をしたが、ログアンプ200の持つ入出力特性のうち、数点の入出力電圧をキャリブレーションで取得し、その数点のデータからCPU3で補間処理を行い、その処理で計算された電圧値をテーブルメモリ207に直接書き込むようにしても良い。   In the calibration according to the third embodiment, the method of acquiring data of all addresses in the table memory 207 has been described. However, among the input / output characteristics of the log amplifier 200, several input / output voltages are calibrated. The CPU 3 may perform interpolation processing from the obtained data and write the voltage value calculated by the processing directly into the table memory 207.

また、上記キャリブレーションは各測定毎に実施しても良いし、一度取得したテーブルメモリの内容はキャリブレーションデータとしてCPU内に保存しておき、測定前にそのキャリブレーションデータをロードすることも可能である。   The calibration may be performed for each measurement, or the contents of the table memory once acquired can be stored in the CPU as calibration data, and the calibration data can be loaded before measurement. It is.

また、図6では信号経路の切り替え制御をCPU3で行っているが、図8のように、データ収集処理装置32内に備えた制御回路208によって切り替え制御を行っても良い。   In FIG. 6, the switching control of the signal path is performed by the CPU 3, but the switching control may be performed by the control circuit 208 provided in the data collection processing device 32 as shown in FIG.

また、図6および図8では入力信号の経路を切り替えるために外部信号選択器6を使用しているが、手動でケーブルをつなぎ変えても良い。   In FIGS. 6 and 8, the external signal selector 6 is used to switch the path of the input signal, but the cable may be changed manually.

(実施の形態4)
次に、図9を参照しながら、本発明の実施の形態4におけるデータ収集処理装置の構成およびデータ処理方法について説明する。
(Embodiment 4)
Next, the configuration of the data collection processing device and the data processing method in Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG.

図9はデータ収集処理装置の信号入力部からテーブルメモリまでの構成を示す。   FIG. 9 shows a configuration from the signal input unit to the table memory of the data collection processing device.

本実施の形態4のデータ収集処理装置42では、A/D変換器201の前段に並列に構成されたログアンプ200とゲイン調整回路209を備え、2種類のアンプを切り替えるための切り替え回路210と,A/D変換後の電圧値データ201aの経路を切り替えるための切り替え回路211を備えていることを特徴としている。その他の部分の構成については前記実施の形態1〜3と同様である。   The data collection processing device 42 according to the fourth embodiment includes a log amplifier 200 and a gain adjustment circuit 209 that are configured in parallel before the A / D converter 201, and a switching circuit 210 for switching between two types of amplifiers. , A switching circuit 211 for switching the path of the voltage value data 201a after A / D conversion is provided. The configuration of other parts is the same as in the first to third embodiments.

ゲイン調整回路209は、リニアなゲイン特性を持ったアンプであり、制御回路208からのゲイン設定信号208cによって任意のゲイン量を設定することができる。ゲイン調整回路209とログアンプ200はA/D変換器201の前段に、並列に構成されており、それぞれの出力は切り替え回路210に入力されている。切り替え回路210は、制御回路208からの切り替え信号208dによって使用するアンプを切り替えることができる。   The gain adjustment circuit 209 is an amplifier having linear gain characteristics, and an arbitrary gain amount can be set by a gain setting signal 208c from the control circuit 208. The gain adjustment circuit 209 and the log amplifier 200 are configured in parallel before the A / D converter 201, and their outputs are input to the switching circuit 210. The switching circuit 210 can switch an amplifier to be used by a switching signal 208d from the control circuit 208.

同様に、切り替え回路211は、制御回路208からの切り替え信号208dによって、A/D変換後の電圧値データをテーブルメモリ207に入力するか、そのまま積算メモリ回路に入力するかを切り替えることができる。   Similarly, the switching circuit 211 can switch whether the voltage value data after A / D conversion is input to the table memory 207 or input to the integration memory circuit as it is, according to the switching signal 208d from the control circuit 208.

ここで、ログアンプ200が選択された場合、実施の形態1〜3で説明したように、ログアンプ200の特性を基に生成された逆ログ変換用のテーブルメモリ207を使って電圧値の変換(逆ログ変換モード)を行う。   Here, when the log amplifier 200 is selected, as described in the first to third embodiments, voltage value conversion is performed using the reverse log conversion table memory 207 generated based on the characteristics of the log amplifier 200. (Reverse log conversion mode).

一方、ゲイン調整回路209が選択された場合は、制御回路208から出力されるアンプ選択信号208dによって、逆ログ変換テーブルは使用せずに入力電圧値をそのまま出力するモード(スルーモード)が選択される。なお、図9では電圧値データを直接積算メモリ回路へ入力する経路を設けているが、入力値と出力値が等しいテーブルメモリを使用しても良い。   On the other hand, when the gain adjustment circuit 209 is selected, the amplifier selection signal 208d output from the control circuit 208 selects the mode (through mode) in which the input voltage value is output as it is without using the reverse log conversion table. The Although a path for directly inputting voltage value data to the integrating memory circuit is provided in FIG. 9, a table memory having the same input value and output value may be used.

また、テーブルメモリ207のキャリブレーションに使用する任意波形発生器5の出力は理想的には“設定電圧208b=出力電圧5a”であるが、実際は発生器自身の誤差やケーブル等の損失により設定電圧と出力電圧に誤差が生じる。テーブルメモリ207に格納される変換電圧の絶対値に精度が要求される場合などは、任意波形発生器自身の出力特性も補正する必要がある。   The output of the arbitrary waveform generator 5 used for the calibration of the table memory 207 is ideally “set voltage 208b = output voltage 5a”. However, the set voltage is actually set by the error of the generator itself or loss of the cable or the like. An error occurs in the output voltage. When accuracy is required for the absolute value of the converted voltage stored in the table memory 207, it is necessary to correct the output characteristics of the arbitrary waveform generator itself.

そこで、実施の形態4では、ゲイン調整回路209のゲインを1倍に設定し、任意波形発生器5の出力信号5aの振幅を可変しながら絶対電圧値を測定することで、任意波形発生器5のゲイン(入出力)特性を得ることができる。実施の形態3で説明した逆ログ変換用テーブルメモリのキャリブレーション時には、このゲイン特性を基に補正した電圧値を設定することで、より高精度なキャリブレーションを行うことができる。   Therefore, in the fourth embodiment, the gain of the gain adjustment circuit 209 is set to 1 time, and the absolute voltage value is measured while varying the amplitude of the output signal 5a of the arbitrary waveform generator 5, whereby the arbitrary waveform generator 5 Gain (input / output) characteristics can be obtained. At the time of calibration of the reverse log conversion table memory described in the third embodiment, it is possible to perform calibration with higher accuracy by setting a voltage value corrected based on this gain characteristic.

このように、本実施の形態4によれば、非線形のゲイン特性を持つログアンプ200と、リニア特性を持ったゲイン調整回路209とを並列に備えているため、ログアンプ200を用いた高ダイナミックレンジのデータ積算処理と、ゲイン調整回路209を用いた高精度なデータ積算処理を、測定対象によって切り替えて使用することができる。   As described above, according to the fourth embodiment, since the log amplifier 200 having the nonlinear gain characteristic and the gain adjustment circuit 209 having the linear characteristic are provided in parallel, the high dynamic using the log amplifier 200 is achieved. The range data integration process and the highly accurate data integration process using the gain adjustment circuit 209 can be switched depending on the measurement object.

さらに、ゲイン特性の異なるアンプを切り替えて使用できることによって、単一の装置で、高ダイナミックレンジの測定または高精度の測定が可能となる。   Furthermore, the ability to switch and use amplifiers having different gain characteristics enables high dynamic range measurement or high accuracy measurement with a single device.

また、ゲイン調整回路209を使用した測定によって、テーブルメモリ207のキャリブレーションに用いる外部の任意波形発生器5が持つゲイン特性のキャリブレーションも行うことができる。   In addition, the gain characteristics of the external arbitrary waveform generator 5 used for calibration of the table memory 207 can be calibrated by measurement using the gain adjustment circuit 209.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明は、A/D変換器を用いた計測装置用のデータ収集処理装置に適用し、特にTOF−MS等の分析装置に使用されるADC方式のデータ収集処理装置に有効である。   The present invention is applied to a data collection processing apparatus for a measuring apparatus using an A / D converter, and is particularly effective for an ADC type data collection processing apparatus used in an analysis apparatus such as TOF-MS.

本発明のデータ収集処理装置が適用される質量分析装置の構成および動作の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a structure and operation | movement of a mass spectrometer to which the data collection processing apparatus of this invention is applied. 本発明の実施の形態1の質量分析装置において、データ収集処理装置の構成を示す図である。In the mass spectrometer of Embodiment 1 of this invention, it is a figure which shows the structure of a data collection processing apparatus. 本発明の実施の形態1の質量分析装置において、ログアンプの入力電圧と出力電圧の関係を示す図である。In the mass spectrometer of Embodiment 1 of this invention, it is a figure which shows the relationship between the input voltage of a log amplifier, and an output voltage. 本発明の実施の形態1の質量分析装置において、テーブルメモリの内容(入力電圧と出力電圧の関係)を示す図である。In the mass spectrometer of Embodiment 1 of this invention, it is a figure which shows the content (relationship between an input voltage and an output voltage) of the table memory. 本発明の実施の形態2の質量分析装置において、データ収集処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a data collection processing apparatus in the mass spectrometer of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の質量分析装置において、データ収集処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a data collection processing apparatus in the mass spectrometer of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の質量分析装置において、テーブルメモリのキャリブレーションの処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of the calibration of a table memory in the mass spectrometer of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の質量分析装置において、データ収集処理装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a data collection processing apparatus in the mass spectrometer of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4の質量分析装置において、データ収集処理装置の信号入力部からテーブルメモリまでの構成を示す図である。In the mass spectrometer of Embodiment 4 of this invention, it is a figure which shows the structure from the signal input part of a data collection processing apparatus to a table memory.

符号の説明Explanation of symbols

1…質量分析装置、2,12,22,32,42…データ収集処理装置、3…CPU、4…入出力装置、5…任意波形発生器、6…外部信号選択器、101…導入部、102…TOF部、103…検出器、104…イオン打出し信号発生器、200…ログアンプ、201…A/D変換器、202,207…テーブルメモリ、203…積算メモリ回路、204…ゲイン調整回路、205…ピーク値検出回路、206…内部信号選択器、208…制御回路、209…ゲイン調整回路、210,211…切り替え回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mass spectrometer, 2, 12, 22, 32, 42 ... Data collection processing device, 3 ... CPU, 4 ... I / O device, 5 ... Arbitrary waveform generator, 6 ... External signal selector, 101 ... Introduction part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 ... TOF part, 103 ... Detector, 104 ... Ion implantation signal generator, 200 ... Log amplifier, 201 ... A / D converter, 202, 207 ... Table memory, 203 ... Integration memory circuit, 204 ... Gain adjustment circuit 205 ... Peak value detection circuit, 206 ... Internal signal selector, 208 ... Control circuit, 209 ... Gain adjustment circuit, 210, 211 ... Switching circuit.

Claims (7)

A/D変換器を用いたデータ収集処理装置であって、
入力されるアナログ信号を非線形の入出力特性で増幅するログアンプと、
前記ログアンプからの出力信号をサンプリングするA/D変換器と、
前記A/D変換器から出力されるデジタルデータをリニアなスケールのデータに逆ログ変換するテーブルメモリと、
前記リニアなスケールに変換されたデータを積算しながら格納する積算メモリ回路と、
を有することを特徴とするデータ収集処理装置。
A data collection processing device using an A / D converter,
Log amplifier that amplifies the input analog signal with nonlinear input / output characteristics,
An A / D converter for sampling an output signal from the log amplifier;
A table memory that reverse-log converts digital data output from the A / D converter into linear scale data;
An integration memory circuit for storing the data converted into the linear scale while integrating;
A data collection processing apparatus comprising:
請求項1に記載のデータ収集処理装置において、
前記ログアンプの前段に、入力信号のゲインを調整できるゲイン調整回路をさらに有することを特徴とするデータ収集処理装置。
The data collection processing device according to claim 1,
A data collection processing apparatus further comprising a gain adjustment circuit capable of adjusting a gain of an input signal before the log amplifier.
請求項1に記載のデータ収集処理装置において、
前記A/D変換器の前段に、前記ログアンプと並列にリニアなゲイン特性を持ったゲイン調整回路と、第1の切り替え回路をさらに有し、
前記テーブルメモリの後段に、第2の切り替え回路をさらに有し、
前記ログアンプまたは前記ゲイン調整回路に切り替えることを特徴とするデータ収集処理装置。
The data collection processing device according to claim 1,
A gain adjustment circuit having a linear gain characteristic in parallel with the log amplifier, and a first switching circuit, in front of the A / D converter;
A second switching circuit at a subsequent stage of the table memory;
A data collection processing apparatus, wherein the data collection processing apparatus is switched to the log amplifier or the gain adjustment circuit.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のデータ収集処理装置において、
前記ログアンプに既知の電圧値を入力して測定を行い、その設定電圧値とA/D変換後の電圧値データを前記テーブルメモリに格納可能であることを特徴とするデータ収集処理装置。
In the data collection processing device according to any one of claims 1 to 3,
A data collection processing apparatus characterized in that a known voltage value is inputted to the log amplifier to perform measurement, and the set voltage value and voltage value data after A / D conversion can be stored in the table memory.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のデータ収集処理装置において、
前記データ収集処理装置を制御しているCPUによって前記テーブルメモリのデータを任意の値に書き換え可能であることを特徴とするデータ収集処理装置。
In the data collection processing device according to any one of claims 1 to 4,
A data collection processing apparatus, wherein the data in the table memory can be rewritten to an arbitrary value by a CPU controlling the data collection processing apparatus.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のデータ収集処理装置において、
前記データ収集処理装置は、飛行時間測定型の質量分析装置に用いられることを特徴とするデータ収集処理装置。
In the data collection processing device according to any one of claims 1 to 5,
The data collection processing apparatus is used in a time-of-flight measurement type mass spectrometer.
請求項6に記載のデータ収集処理装置において、
前記飛行時間測定型の質量分析装置は、分析される試料をイオン化する導入部と、イオン化された試料に電圧を印加して加速させ、検出器に向けてイオンを飛行させるTOF部と、飛行してきたイオンを検出する検出器と、イオンを加速させるタイミングを決定するイオン打出し信号を発生するイオン打出し信号発生器と、を有することを特徴とするデータ収集処理装置。
The data collection processing device according to claim 6,
The time-of-flight mass spectrometer is operated by an introduction unit that ionizes a sample to be analyzed, a TOF unit that accelerates by applying a voltage to the ionized sample and accelerates ions toward a detector. A data collection processing apparatus, comprising: a detector that detects the detected ions; and an ion ejection signal generator that generates an ion ejection signal that determines a timing for accelerating the ions.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008070122A (en) * 2006-09-12 2008-03-27 Jeol Ltd Mass analysis method and mass spectrometer
JP2008145269A (en) * 2006-12-11 2008-06-26 Denso Corp Sensor system
JP2013152130A (en) * 2012-01-25 2013-08-08 Shimadzu Corp Data collection device

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4907196B2 (en) * 2005-05-12 2012-03-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ Data processor for mass spectrometry
IT1395787B1 (en) * 2009-09-16 2012-10-19 Dani Instr Spa MASS SPECTROMETER WITH WIDE RANGE OF DYNAMICS.
GB201515357D0 (en) * 2015-08-28 2015-10-14 Micromass Ltd Mass spectrometer with digitial step attenuator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62180264A (en) * 1986-02-05 1987-08-07 Shimadzu Corp Detector for concentration of alkali metal
JPS63272254A (en) * 1987-04-30 1988-11-09 Tokyo Electric Co Ltd Telephone system
JPH02234282A (en) * 1989-03-08 1990-09-17 Matsushita Graphic Commun Syst Inc Logarithm transformer
JPH05142146A (en) * 1991-11-20 1993-06-08 Tokyo Gas Co Ltd Gas measuring instrument
WO2006007589A2 (en) * 2004-07-01 2006-01-19 Ciphergen Biosystems, Inc. Non-linear signal amplifiers and uses thereof in a mass spectrometer device

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59206839A (en) * 1983-05-10 1984-11-22 Toppan Printing Co Ltd Device for inputting dot area per cent
US4829584A (en) * 1985-03-26 1989-05-09 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Image input system
US5396285A (en) * 1993-05-07 1995-03-07 Acuson Corporation Ultrasound imaging method and apparatus with dynamic non-linear filtering
US6280081B1 (en) * 1999-07-09 2001-08-28 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for calibrating temperature measurements and measuring currents
US6567124B1 (en) * 1999-12-01 2003-05-20 Ball Aerospace & Technologies Corp. Electronic image processing technique for achieving enhanced image detail
JP2001223600A (en) * 2000-02-08 2001-08-17 Nec Saitama Ltd Wireless receiver and its reception level display method
US7265346B2 (en) * 2001-05-25 2007-09-04 Analytica Of Brandford, Inc. Multiple detection systems
US7395548B2 (en) * 2001-07-26 2008-07-01 Comsonics, Inc. System and method for signal validation and leakage detection
JP2003329740A (en) 2002-05-16 2003-11-19 Hitachi Ltd Device and method for inspecting semiconductor, and method for manufacturing semiconductor device
CA2507491C (en) * 2002-11-27 2011-03-29 Katrin Fuhrer A time-of-flight mass spectrometer with improved data acquisition system
JP4357342B2 (en) 2003-11-10 2009-11-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ Mass spectrometer
JP4313234B2 (en) 2004-03-22 2009-08-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ Data processing apparatus and method for mass spectrometry
JP4575193B2 (en) 2005-02-25 2010-11-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ Mass spectrometer and mass spectrometry method
JP4907196B2 (en) * 2005-05-12 2012-03-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ Data processor for mass spectrometry
US7456398B2 (en) * 2006-05-05 2008-11-25 Thermo Finnigan Llc Efficient detection for ion traps

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62180264A (en) * 1986-02-05 1987-08-07 Shimadzu Corp Detector for concentration of alkali metal
JPS63272254A (en) * 1987-04-30 1988-11-09 Tokyo Electric Co Ltd Telephone system
JPH02234282A (en) * 1989-03-08 1990-09-17 Matsushita Graphic Commun Syst Inc Logarithm transformer
JPH05142146A (en) * 1991-11-20 1993-06-08 Tokyo Gas Co Ltd Gas measuring instrument
WO2006007589A2 (en) * 2004-07-01 2006-01-19 Ciphergen Biosystems, Inc. Non-linear signal amplifiers and uses thereof in a mass spectrometer device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008070122A (en) * 2006-09-12 2008-03-27 Jeol Ltd Mass analysis method and mass spectrometer
JP2008145269A (en) * 2006-12-11 2008-06-26 Denso Corp Sensor system
JP2013152130A (en) * 2012-01-25 2013-08-08 Shimadzu Corp Data collection device

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